超软土自动化监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种超软土自动化监测系统及方法，其中超软土自动化监测系统包括沉降监测系统、真空检测系统和计算机终端；沉降监测系统包括设置在沉降区域的多个刻度插杆、至少一个监测机构和水准点基站，所述监测机构包括智能监控器、固定插杆和GPS定位芯片，所述智能监控器安装于固定插杆的顶部以监测刻度插杆的变化量，所述GPS定位芯片安装于固定插杆的上端；所述GPS定位芯片与水准点基站连接，所述智能监控器和水准点基站均与计算机终端连接；所述真空检测系统包括采集仪和相邻设置在沉降区域的真空度传感器和孔隙水压力计，所述真空度传感器和孔隙水压力计均通过采集仪与计算机终端连接。本发明专利技术的检测结果准备，为工作人员提供可靠的参考。人员提供可靠的参考。人员提供可靠的参考。

【技术实现步骤摘要】
超软土自动化监测系统及方法


[0001]本专利技术涉及地基监测
，具体涉及一种超软土自动化监测系统及其监测方法。

技术介绍

[0002]真空预压法是在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的的封闭膜使其与大气隔绝，密封膜顶端部进行埋压处理，通过砂垫层内埋设的吸水管道，使用真空泵或其他真空手段抽真空，使其形成膜下负压，增加地基的有效应力。在真空预压处治过程中，真空度与表层沉降是施工监测的主要内容，常规的真空监测通常是采用分区插板后，使用水准仪或全站仪进行人工监测，监测频率为24小时/次。
[0003]随着经济发展，沿海城市吹填造陆工程逐渐增加，由此产生了大面积超软土地基。相比于常规软土，超软土具有高孔隙比、高压缩性、高含水量的特征，真空预压法加固超软土地基的前期，往往会产生较大的沉降和局部的不均匀沉降，若不及时监测地基沉降情况，轻则设备倒塌，重则引发施工事故，危及人民的生命安全。此外，真空压力表与真空度是通过测量土中气体压力来评价土体的膜下真空度，但对于超软土地基而言，随着膜下真空度的提升，土体会产生较大的体积变形，而土体变形的同时会挤压真空度探头，使得气体压力发生改变，故而使用传统的真空表进行超软土地基真空度监测并不能反映真实的膜下真空度。
[0004]总而言之，对于超软土地基真空预压工程而言，采用传统的施工监测方法是不合适的，需要进行实时的现场监测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种超软土自动化监测系统。此超软土自动化监测系统可进行实时监测超软土地基的沉降情况及膜下真空度，且检测精确。
[0006]本专利技术的另一目的是提供了一种超软土自动化监测方法。
[0007]本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：本超软土自动化监测系统，包括沉降监测系统、真空检测系统和计算机终端；沉降监测系统包括设置在沉降区域的多个刻度插杆、至少一个监测机构和水准点基站，所述监测机构包括智能监控器、固定插杆和GPS定位芯片，所述智能监控器安装于固定插杆的顶部以监测刻度插杆的变化量，所述GPS定位芯片安装于固定插杆的上端；所述GPS定位芯片与水准点基站连接，所述智能监控器和水准点基站均与计算机终端连接；所述真空检测系统包括采集仪和相邻设置在沉降区域的真空度传感器和孔隙水压力计，所述真空度传感器和孔隙水压力计均通过采集仪与计算机终端连接。
[0008]优选的，所述水准点基站安装于非沉降区域。
[0009]优选的，所述的固定插杆的上端安装有底座，所述智能监控器安装于底座，且所述
智能监控器的摄像头可绕底座的中心线水平转动。
[0010]优选的，所述底座上设置有水准气泡。
[0011]优选的，所述智能监控器内设置有指南针。
[0012]超软土自动化监测方法，采用上述的超软土自动化监测系统，包括以下步骤：S1、采用沉降监测系统监测沉降区域各个沉降监测点的沉降数据，此沉降数据包括GPS定位芯片的高程数据和各个智能监控器监测到插杆刻度的变化量，计算机终端对高程数据和各个变化量进行处理以得到各个沉降监测点的沉降量；S2、采用真空度传感器和孔隙水压力计分别检测沉降点的实测真空度p1和孔隙水压力u，并基于下式求得外荷载p：，其中，为时间因数，，p表示外荷载，为固结系数，H为土层厚度，真空预压地基中按排水板长度取值，z为测点深度，即测点至泥面的垂直距离；S3、采用外荷载p对实测真空度p1进行修正，以得到真实的膜下真空度；S4、计算机终端根据各个智能监控器和GPS定位芯片的检测结果绘制沉降云图，计算机终端设定预警值，当计算机终端得到的数值达到预警值的90%时，发出预警，并在沉降云图作出标记。
[0013]优选的，步骤S2包括以下步骤：S2
‑
1、令超软土地基的渗流的压力水头为h，孔隙水压力计检测到的孔隙水压力为u，则，其中，为水的容重，z为测点深度，即测点至泥面的垂直距离，t为表示时间；S2
‑
2、由步骤S2
‑
1中的h和u的关系式得到达西定律：，其中v为渗流速率，k为土的渗透系数；S2
‑
3、根据渗流连续条件，土的体积压缩与孔隙中水的排出量相等，得：，则有：，其中，为固结系数，分别是渗透系数、压缩系数和孔隙比；S2
‑
4、超软土地基以单面排水、初始孔隙水压力按三角形分布进行计算，得：
,其中，为时间因数，，p表示外荷载，为固结系数，H为土层厚度，真空预压地基中按排水板长度取值，z为测点深度，即测点至泥面的垂直距离。
[0014]优选的，步骤S3中的修正具体过程如下：根据孔隙水压力计算公式，将地基中某测点的深度z、孔隙水压力计示数u与时间t代入公式中，计算得到地基外荷载p；当计算得到的外荷载p与真空度传感器测量得到的真空度p1误差小于5%时，取外荷载与真空度的平均值作为超软土地基的真空预压膜下真空度，将、深度z与时间t代入孔隙水压力计算公式中，计算得到孔隙水压力，将作为该测点的孔隙水压力；当外荷载p与系统真空度传感器测量得到的真空度p1误差大于5%时，系统发出警报提醒，示意该测点处可能存在设备损坏或者密封膜漏气问题。
[0015]优选的，步骤S4中所述预警值包括单日沉降量、不均匀沉降量和膜下真空度。
[0016]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点：1、本专利技术采用了智能监控器实时检测插杆刻度的变化量（即不均匀沉降量），此变化量与GPS定位芯片的信息结合以计算得沉降监测点的实际沉降量，此结构简单，自动化高，减少人工劳动力，且准确性高。
[0017]2、本专利技术中膜下真空度采用孔隙水压力计检测的数据进行修正真空度传感器的数值，提高了超软土自动化监测系统准确度，也弥补了传统超软土地基真空预压工程监测频率不足的缺点，确保可准确监测真空预压施工现场，有道外防止工程事故发生。
[0018]3、本专利技术采用降监测系统、真空检测系统和计算机终端结合，实时监测超软土地基真实的沉降量、不均匀沉降和膜下真空度，为施工人员提供可靠的依据，有效防止工程事故发生。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的超软土自动化监测系统的刻度插杆和沉降监测系统的示意图。
[0020]图2是本专利技术的超软土自动化监测系统的沉降监测系统的示意图。
[0021]图3是本专利技术的超软土自动化监测系统的真空检测系统的示意图。
[0022]图4是本专利技术的智能控制器安装于固定插杆时正视图。
[0023]图5是本专利技术的智能控制器安装于固定插杆时俯视图。
[0024]图6是采用本专利技术的超软土自动化监测方法得到的沉降云图。
[0025]其中，1为刻度插杆，2为智能监控器，3为固定插杆，4为计算机终端，5为GPS定位芯片，6为沉降区域，7为非沉降区域，8为水准点基站，9为采集仪，10为孔隙水压力计，11为真空度传感器；12为摄像头，13为底座，14为水准气泡。
具体实施方式
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超软土自动化监测系统，其特征在于：包括沉降监测系统、真空检测系统和计算机终端；沉降监测系统包括设置在沉降区域的多个刻度插杆、至少一个监测机构和水准点基站，所述监测机构包括智能监控器、固定插杆和GPS定位芯片，所述智能监控器安装于固定插杆的顶部以监测刻度插杆的变化量，所述GPS定位芯片安装于固定插杆的上端；所述GPS定位芯片与水准点基站连接，所述智能监控器和水准点基站均与计算机终端连接；所述真空检测系统包括采集仪和相邻设置在沉降区域的真空度传感器和孔隙水压力计，所述真空度传感器和孔隙水压力计均通过采集仪与计算机终端连接。2.根据权利要求1所述的超软土自动化监测系统，其特征在于：所述水准点基站安装于非沉降区域。3.根据权利要求1所述的超软土自动化监测系统，其特征在于：所述的固定插杆的上端安装有底座，所述智能监控器安装于底座，且所述智能监控器的摄像头可绕底座的中心线水平转动。4.根据权利要求3所述的超软土自动化监测系统，其特征在于：所述底座上设置有水准气泡。5.根据权利要求1所述的超软土自动化监测系统，其特征在于：所述智能监控器内设置有指南针。6.超软土自动化监测方法，其特征在于，采用权利要求1~5任一项所述的超软土自动化监测系统，包括以下步骤：S1、采用沉降监测系统监测沉降区域各个沉降监测点的沉降数据，此沉降数据包括GPS定位芯片的高程数据和各个智能监控器监测到插杆刻度的变化量，计算机终端对高程数据和各个变化量进行处理以得到各个沉降监测点的沉降量；S2、采用真空度传感器和孔隙水压力计分别检测沉降点的实测真空度p1和孔隙水压力u，并基于下式求得外荷载p：，其中，为时间因数，，p表示外荷载，为固结系数，H为土层厚度，真空预压地基中按排水板长度取值，z为测点深度，即测点至泥面的垂直距离；S3、采用外荷载p对实测真空度p1进行修正，以得到真实的膜下真空度；S4、计算机终端根据各个智能监控器和GPS定...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尧，王婧，房营光，谷任国，胡君龙，王德咏，刘志军，邓凯芳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：